Moszkvai zsidó értelmiségi családban született, apja mérnök, lett származású anyja orvos volt. A forradalmakat követő zűrzavaros időszakban csak tizenegy éves korában kezdte el az iskolát (rögtön a negyedik osztályban), de az intézményt négy évvel később szakmunkásképzővé alakították. A tizenöt éves fiúnak ezután a család egyik ismerőse, a Sztálin által később kivégeztetett Jevgenyij Bahmetyev fizikus szerzett állást egy technikum röntgenlaboratóriumában, Ginzburg ott kezdett el érdeklődni a tudomány iránt.
A Moszkvai Állami Egyetemre különbözeti vizsgával, három év tananyagát három hónap alatt elsajátítva jutott be.
1938-ban fizikából diplomázott, 1940-ben doktori fokozatot szerzett. 1937-ben megnősült, kilenc évig tartó első házasságából született lánya szintén fizikus lett.
A szovjet tudomány fellegvárában, a Szovjet Tudományos Akadémia Lebegyev Fizikai Intézetében kezdte tudományos pályafutását. Az intézetet 1941-ben a közeledő német csapatok elől Kazanyba telepítették át. Ginzburg – a besorozástól tartva – rohammunkában írta meg nagydoktori disszertációját, és 1942-ben a tudomány doktora fokozatot szerzett.
Belépett a kommunista pártba, a háborús években a rádióhullámoknak az ionoszférában való terjedését vizsgálta. 1945-ben Gorkij (Nyizsnij Novgorod) egyetemén tanítva ismerte meg Nyina Jermakovát,
aki Sztálin-ellenes összeesküvés vádjával egy évet töltött munkatáborban,
és szabadulása után Gorkijba száműzték.
Egymásba szerettek, 1946-ban össze is házasodtak, de hét évig távkapcsolatban kellett élniük: a nőt nem engedték szabadon, Ginzburgot pedig – akit ezután politikailag megbízhatatlannak minősítettek – Moszkvához kötötte a munkája.
A tudós 1945-től a Lebegyev Intézet elméleti fizikai csoportjában mentora, a Nobel-díjas Igor Tamm irányítása alatt dolgozott. A szovjet hidrogénbomba kifejlesztéséért felelős Tamm ideje nagy részét a szarovi titkos kutatóközpontban töltötte,
ahová a „megbízhatatlan” Ginzburg a lábát sem tehette be.
Andrej Szaharovval együtt a távolból dolgozták ki a szovjet hidrogénbomba két kulcsfontosságú alapelvét,
Ginzburg ötlete a lítium-6 izotóp fúziós üzemanyagként való használata volt. (Ezen az amerikai hidrogénfegyvert előállító Teller Ede és társai is gondolkodtak, de végül a szilárd, könnyen tárolható lítium-deuterid mellett döntöttek.)
Sztálin utolsó éveiben Ginzburg helyzete egyre nehezült, 1951-ben kizárták a H-bomba kifejlesztésén dolgozó csoportból. (Az első szovjet hidrogénbombát 1953. augusztus 12-én robbantották fel.)
A börtöntől csak a diktátor 1953-ban bekövetkezett halála mentette meg. Visszahelyezték állásába, a Szovjet Tudományos Akadémia tagja lett, felesége pedig Moszkvába költözhetett. Ginzburg később ijesztőnek nevezte, hogy a terven dolgozva eszükbe sem jutott: Sztálin kezében mit jelentett volna a fegyver.
Az elméleti fizikát, asztrofizikát, sugárzásfizikát kutató Ginzburgnak „békés” témákra is maradt ereje. 1950-ben Lev Landauval dolgozták ki a szupravezető képesség fenomenológiai elméletét, foglalkozott a plazmabeli elektromágneses hullámterjedéssel és a kozmikus háttérsugárzás eredetével is.
1955-ben Joszif Sklovszkij asztrofizikussal mérésekkel bizonyították,
hogy a Föld közelében megfigyelt kozmikus sugárzás a szupernóvákból ered.
Az elméletet másfél évtizeddel később kiterjesztette az akkor felfedezett pulzárokra mint a kozmikus sugárzás forrásaira is.
Az 1960-as években tevékeny szerepet játszott a szovjet pártvezetés kegyeltje, Trofim Liszenko az öröklődést és a genetikát egyaránt tagadó áltudományos tanainak leleplezésében és ezáltal a szovjet genetikai kutatások újraindításában.
A Szovjetunió 1991-es szétesése után immár Oroszországban folytatta munkásságát. 1994-ben neki ítélték a Nobel-díj előszobájaként emlegetett Wolf-díjat, majd 2003-ban a szupravezetés terén végzett úttörő munkásságáért – a brit Anthony J. Leggett és a szintén szovjet-orosz Alekszej Abrikoszov társaságában – megosztott fizikai Nobel-díjjal tüntették ki.
A tudósok ilyenkor szokás szerint megírják rövid önéletrajzukat,
az oly sokat átélt Ginzburg viszont valóságos regényt, 14 ezer szavas dolgozatot küldött a Nobel-bizottságnak,
e szavak kíséretében: „Nyolcvanhét évesen már nemigen lesz más alkalmam, hogy az életemről és a nézeteimről valljak.”
Ginzburg ateista volt, világi zsidóként határozta meg magát. Hitt a demokráciában, a „szekuláris humanizmus”-ban, a 2000-es évek elején tevékenyen támogatta az orosz liberális ellenzéket és az emberi jogi mozgalmat.
2007-ben tudóstársaival Vlagyimir Putyin orosz elnökhöz írt nyílt levélben adott hangot aggodalmának az orosz társadalom klerikalizálódása, az ortodox egyház befolyásának növekedése miatt. A tudós kilencvenhárom éves korában, 2009. november 8-án halt meg Moszkvában, a novogyevicsi temetőben nyugszik.